JPH03261463A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探触子から被検体に対し超音波を送受
波し、これにより得られるエコー信号を検波しＴＶスキ
ャン変換して超音波診断情報を表示する超音波診断装置
に関する。

（従来の技術） 超音波診断装置において、超音波断層像は次のようにし
て得られる。すなわち複数の超音波振動子を併設してな
るアレイ型超音波探触子を用い、リニア電子スキャンで
あれば、超音波振動子の複数個を１単位としてこの１単
位の超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの
送波を行なう。

例えば順次１振動子分つづピッチをずらしながら１単位
の素子の位置が順次順々に変わるようにして励振してゆ
くことにより、超音波ビームの送波点を電子的にずらし
てゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するように、励
振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとでその励振タイミングをずら
す。これによって生じる超音波振動子の各発生音波の位
相差を利用して反射される超音波を集束させる。そして
励振した振動子と同一振動子により反射超音波を受波し
電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報を断層
像としてモニタ等に画像表示する。

一方、セクタスキャンであれば、励振される１単位の超
音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波
ビーム１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子
の励振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆく
ものである。

すなわちこのセクタスキャンによれば、異なる遅延時間
ｔｌ、ｔ２・・・ｔｎを有する送信パルスがパルス発生
器から送信遅延回路、パルサを介して探触子の各振動子
に入力され、各振動子から遅延時間ｔｌ、ｔ２・・・ｔ
ｎだけ遅れて超音波が送波される。つまりこれらの超音
波の波面は合成され、被検体に向けて超音波ビームが送
波される。そして超音波ビームが前記被検体に当たると
、反射されてエコー信号か前記探触子の各振動子に遅延
時間ｔｌ、ｔ２・・・ｔｎで受波される。

そしてこのエコー信号は増幅され、受信遅延回路により
前記遅延時間ｔｌ、ｔ２・・・ｔｎと逆のパターンを何
する遅延時間ｒｌ、ｒ２・・・ｒｌが与えられる。かく
してこれらの遅延信号が加算され、モニタに前記被検体
の断層像が得られる。

また最近の超音波診断装置においては、浅部や深部の分
解能を改善すべく、送信多段フォーカス技術が用いられ
ている。この送信多段フォーカスとは、電子フォーカス
法により複数の焦点を生じさせ、これら焦点により浅部
から深部までに亘って分解能を向上するものである。具
体的には送信多段フォーカスは、例えば３つの焦点Ｆ１
〜Ｆ１のそれぞれに対し、超音波の送受信を行ない、焦
点Ｆ１で得たデータを近距離の領域に、焦点Ｆ２で得た
データを中距離の領域に、さらに焦点Ｆ３で得たデータ
を遠距離の領域にして、１本の走査データを作成するも
のである。

さらに超音波は生体の深部に行くほど高い周波数成分の
減衰が大きくなり、低い周波数成分のみ得られることか
ら、この超音波減衰特性に合わせて受信帯域を変える方
法がある。すなわち受信時には、浅部では高い周波数成
分のみを受信し、深部では、低周波数成分のみを受信す
るような帯域とすることにより、受信効率を改善する。

またさらには前記送信多段フォーカス技術や受信帯域に
よる方法に加えて、送信パルス数を変えることにより、
送受信効率を向上することもできる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の送信パルス数を変える方法では、
周波数スペクトラムの種類が限定されてしまい、常に受
信帯域に合った最良の送受信効率を得ることができない
という問題があった。

そこで本発明の目的は、受信帯域に合った最良の送受信
効率を得ることができ、これにより距離分解能を向上し
、しかもＳ／Ｎを向上し得る超音波診断装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、送信手段により
複数のフォーカスを生じさせ超音波探触子から被検体に
対し超音波を送受波し、得られるエコー信号を検波して
超音波診断情報を得る超音波診断装置において、前記送
信手段に設けられ駆動パルス幅、駆動パルス数を可変設
定できる設定手段と、１つの超音波ラスタを得るための
前記エコー信号を受信する際に前記被検体の深さに応じ
て受信帯域を変更できる帯域手段と、前記各フォーカス
ごとに前記帯域手段に対する深さに応じた受信帯域の制
御に合わせて、前記設定手段に対する駆動パルス幅、駆
動パルス数の選択制御を行なう制御手段とを具備したこ
とを特徴とする。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。矩形駆動方式において、その駆動パルス幅及び
駆動パルス数を変えることによリ、送信スペクトラムの
特性を変えることができ、周波数に対するピーク値及び
その広がりを受信帯域に合わせて選択することができる
ので、最良の効率を得ることができる。これにより距離
分解能を向上でき、しかもＳ／Ｎを向上できる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図乃至第５図は駆動パルス幅、駆
動パルス数を変えた場合の周波数特性を示す図、第６図
はリニア電子走査による送信多段フォーカスを示す図、
第７図は前記送信多段フォーカスにおいて駆動パルス幅
、駆動パルス数を変えた場合のタイミング図である。

第１図において、超音波診断装置は、送信系としてクロ
ックパルス発生器１１分周器２　（２−１〜２−５）、
ＡＮＤ回路３　（３−１〜３−５）。

デコーダ４．ＯＲ回路５．送信制御回路７（７−１〜７
−Ｎ）、バルサ８　（８−１〜８−Ｎ）、超音波探触子
１０（１０−１〜１Ｏ−Ｎ）を有する。

なお前記クロックパルス発生器１１分周器２（２−１〜
２−５）　　ＡＮＤ回路３　（３−１−３−５）、デコ
ーダ４．ＯＲ回路５．送信制御回路７（７−１〜７−Ｎ
）により駆動パルス幅、駆動パルス数を可変設定できる
設定手段１５を構成している。

また受信系としてプリアンプ２０　（２０−１〜２Ｏ−
Ｎ）、遅延加算回路２１．１つの超音波ラスタを得るた
めのエコー信号を受信する際に被検体の深さに応じて受
信帯域を変更できる帯域手段としての可変バンドパスフ
ィルタ２２１表示系として、ディジタル・スキャン・コ
ンバータ２３（以下ＤＳＣ２３という。）、Ｂモード像
を得るべくエコー信号を包路線検波する検波回路２５゜
モニタ２４を有する。

さらには制御系として、各フォーカスごとに前記可変バ
ンドパスフィルタ２２に対する深さに応じた受信帯域の
制御に合わせて、前記設定手段１５に対する駆動パルス
幅、駆動パルス数の選択制御を行なう制御手段としての
ＣＰＵ３０を備えている。

前記クロックパルス発生器１は、６０　Ｍ　Ｈｚのクロ
ックパルスを発生し、このクロックパルスヲそれぞれ分
周器２−１〜２−５に出力する。

１／′６分周器２−１は前記クロックパルス発生器１か
らのクロックパルスを１／６周波数に分周し、１０ＭＨ
ｚをＡＮＤ回路３−１に出力する。

１／８分周器２−２は前記クロックパルス発生器１から
のクロックパルスを１／８周波数に分周し、７．５ＭＨ
ｚをＡＮＤ回路３−２に出力する。以下同様に分周器２
−３．２−４．２−５は前記クロックパルス発生器１か
らのクロックパルスをそれぞれ１／１２．１／１６．１
／２４周波数に分周し、さらにＡＮＤ回路３−３．３−
４゜３−５にそれぞれ５ＭＨｚ、３．７５ＭＨｚ。

２．５ＭＨｚを出力する。

前記ＡＮＤ回路３−１〜３−５は、対応する前記分周器
２−１〜２−５からの分周信号を入力する。

またＣＰＵ３０は、前記デコーダ４に前記分周器２−１
〜２−５のいずれがの周波数を選択すべくデコーダに周
波数選択制御信号ｓ、を出力する。

前記ＡＮＤ回路３−１〜３−５のそれぞれの入力端は、
デコーダ４の出力端に接続されている。

前記デコーダ４は、前記周波数選択制御信号ｓ１に基づ
き対応する分局器の周波数を得るべく、その分周器に対
応するＡＮＤ回路にのみＨレベルを出力する。

したがって、ＣＰＵ３０により所望とする分周された周
波数を指令されたＡＮＤ回路のみが動作し、これより所
望とする分周された周波数のみがＯＲ回路５に出力され
る。

ＯＲ回路５の入力端には、前記ＡＮＤ回路３−１〜３−
５の出力端が接続されている。したがって、ＯＲ回路５
の出力には、所望とする分周された周波数のみが得られ
、この分周された信号は送信制御回路７に入力する。

前記送信制御回路７　（７−１〜７−Ｎ）は、前記ＯＲ
回路５から入力する分周された信号とＣＰＵ３０からの
送信遅延制御信号ｓ２に基づきそれぞれ遅延時間を制御
するためのカウンタ７　ａ　−１〜７　ａ　−Ｎと、Ｃ
ＰＵ３０からのパルス数制御信号Ｓ３により駆動パルス
波数を制御するためのカウンタ７ｂ−１〜７ｂ−Ｎとを
有する。

また送信制御回路７　（７−１〜７−Ｎ）は、カウンタ
７ｂ−１〜７ｂ−Ｎとカウンタ７ａ−１〜７ａ−Ｎとを
論理積して結果を前記カウンタ７ｂ−１〜７ｂ−Ｎに出
力する前記ＡＮＤ回路７Ｃ−１〜７Ｃ−Ｎを備えている
。なお前記カウンタはともに共用してもよい。

さらには前記ＣＰＵ３０から出力されるリセット信号Ｒ
１は、前記カウンタ、７ａ−１〜７ａ−Ｎ、７ｂ−１〜
７ｂ−Ｈのカウント値をリセ・ン卜するものとなってい
る。

そして前記送信制御回路７により分周されたクロックパ
ルスをチャネル毎に必要な遅延をかけてパルスを出力し
、かつ必要なパルス波数を／＜ルサ８に出力する。

バルサ８−１〜８−Ｎは、送信制御回路７によりチャン
ネルごとに遅延されたレートパルスを入力し、これらレ
ートパルスにより超音波振動子１０−１〜１０−Ｎを駆
動する。超音波探触子１０は、複数チャンネルの超音波
振動子１０−１〜１０−Ｎを併設し、前記バルサ８によ
り駆動されると、超音波を発生し、この超音波を図示し
ない被検体に向けて送波する。

そして前記被検体から反射される超音波は、前記超音波
探触子１０（１０−１〜１Ｏ−Ｎ）の同一振動子に受波
される。プリアンプ２０　（２０−１〜２Ｏ−Ｎ）は、
この受信信号を所定のレベルまで増幅する。

遅延加算回路２１は、前記ＣＰＵ３０から入力する受信
遅延制御信号ｓ４により前記プリアンプ２０から入力す
る各々のチャンネルの受信信号に対して遅延時間をかけ
、さらに遅延された各々のチャンネルの受信信号を加算
する。

可変バンドパスフィルタ２２は、前記ＣＰＵ３０から入
力する帯域制御信号Ｓ５により前記遅延加算回路２１か
ら入力する受信信号を選択的に帯域制限し、断層像を得
るに必要な信号成分のみを油田する。

検波回路２５は、前記可変バンドパスフィルタ２２から
の出力信号を検波し、エンベロープを出力する。

ＤＳＣ２３はフレームメモリを有し、前記ＣＰＵ３０か
ら入力する制御信号Ｓ６により検波回路２５からの断層
像をフレームメモリに書き込み、超音波スキャンからＴ
Ｖスキャンにスキャン変換しモニタ２４に出力する。こ
れによりモニタ２４は前記被検体の断層像を表示する。

次に第２図乃至第４図は同一波高での駆動パルス幅によ
るパワースペクトラムを示す図であり、この駆動パルス
幅は、前記分周器２（第２図に示す駆動パルス幅は１／
８分周器、第２図に示す駆動パルス幅は１／１２分周器
、第２図に示す駆動パルス幅は１／１６分周器に対応）
により得られるものとなっている。

一方、第５図は同一波高での駆動パルス数によるパワー
スペクトラムを示す図であり、この駆動パルス数は前記
カウンタ７ｂ−１〜７ｂ−Ｎで得られるものとなってい
る。

第２図乃至第５図に示すように高い周波数すなわち短い
パルス幅の場合には、そのパワースペクトラムは広帯域
であるが、レベルが低くなる。中心周波数をそれぞれ７
　、　５　Ｍ　Ｈｚ　、　　５　Ｍ　Ｈｚ　。

３．７５ＭＨｚとし、かつパワースペクトラム値をそれ
ぞれＰ、、Ｐ２．Ｐ３とすれば、ｐ、＜Ｐ２くＰ３とな
る。

また第５図に示すように同一周波数では、パルス波数が
多い場合に、狭帯域になるが、スペクトラム値Ｐ４は大
きくなっている。

さらには５ＭＨｚで１波駆動の場合と、５　Ｍ　Ｈｚで
２波駆動の場合とを比較すると、中心周波数におけるパ
ワースペクトラムをそれぞれＰ２．Ｐ４とすれば、Ｐ２
くＰ４となっている。

次に送信多段フォーカスを用いた超音波診断装置の作用
について説明する。本実施例では例えば送信３段フォー
カスにおいて、１本の超音波ラスタを生成するときの作
用を説明する。

まず本実施例では、送信制御回路７により第６図（ｂ）
に示すように送信３段フォーカスを行ない、１つの超音
波ラスタを得るためのエコー信号を受信する際に前記被
検体の深さに応じて焦点Ｆ１〜Ｆ　３　ヲ設定し、レー
トパルスごとに浅部Ｎ（Ｎｅａｒ）と中部（Ｍｅｄｉｕ
ｍ）と深部Ｆ（Ｆａｒ）とに繰り返しフォーカスがかけ
られるようになっている。

この場合には、第７図に示すように３回超音波を送信す
ると、１本の超音波ラスタに対応するエコー信号を得る
。１回目の送信では、浅部Ｎのエコー信号を受信する。

浅部Ｎでは、高い周波数でも減衰が少ないので、分周器
２−２を用いて、第２図に示す７．５ＭＨｚの１波を送
信制御回路７の制御の元に送信する。そして受信時には
可変バンドパスフィルタ２２により受信帯域を高くかつ
広帯域にして受信する。

このように制御することにより、近距離での距離分解能
を向上することができる。

次に２回目の送信では、中距離のエコー信号を受信する
。この場合には、前記１回目および後述する３回目の送
信に対して中間的な特性を有する。

したがって、目的に応じて周波数と周波数の波数・帯域
を設定する。

例えば送信及び受信の中心周波数は５　Ｍ　Ｈｚとし、
距離分解能の良い信号を必要とするときには、１波駆動
、受信帯域も広帯域とする。また感度及びＳ／Ｎの良い
信号を必要とするときには、２波駆動、受信帯域も狭帯
域とする。

次に３回目の送信では、遠距離でのエコー信号を受信す
る。この場合には、高い周波数の減衰が大きくなるので
、送受信は低周波数で行ない、またノイズを低減すべく
狭帯域にする。すなわち分周器２−４を用いて、第２図
に示す３．７５ＭＨｚの１波を送信制御回路７に入力し
、かつカウンタ７ｂ−１〜７ｂ−ＮにＣＰＵ３０からパ
ルス数制御信号Ｓ、を入力することで、３．７５ＭＨｚ
の２波を得、この信号を送信する。

そして受信時には可変バンドパスフィルタ２２により受
信帯域も低く、かつ狭帯域にする。

このように制御することにより、遠距離での感度および
Ｓ／Ｎを向上することができる。

このように得られた３種類の信号をＤＳＣ２３により１
本のラスタ信号として合成し、モニタ２４に表示する。

このように本実施例によれば、駆動パルス幅及び駆動パ
ルス数を変えることにより、送信スペクトラムの特性を
変えることができ、周波数に対するピーク値及びその広
がりを受信帯域に合わせて選択することにより最良の効
率が得られる。これにより近距離では、距離分解能を向
上でき、しかも遠距離では、Ｓ／Ｎを向上することがで
きる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。前記実施例で説明した分周器による分周周波数、駆動
パルス数に限定されることなく、その他の分周周波数、
駆動パルス数であっても良い。また送信３段フォーカス
について説明したが、これに限定されるものではない。

このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、矩形駆動方式において、そのパルス幅
及びパルス数を変えることにより、送信スペクトラムの
特性を変えることができ、周波数に対するピーク値及び
その広がりを受信帯域に合わせて選択することにより最
良の効率が得られ、これにより距離分解能を向上でき、
しかもＳ／Ｎを向上し得る超音波診断装置を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図乃至第５図は駆動パルス幅、駆
動パルス数を変えた場合の周波数特性を示す図、第６図
はリニア電子走査による送信多段フォーカスを示す図、
第７図は前記送信多段フォーカスにおいて駆動パルス幅
、駆動パルス数を変えた場合のタイミング図である。 １・・・クロックパルス発生器、２・・・分周器、３・
・・ＡＮＤ回路、４・・・デコーダ、５・・・ＯＲ回路
、７・・・送信制御回路、８・・・バルサ、１ｏ・・・
超音波探触子、１５・・・設定手段、２ｏ・・・プリア
ンプ、２１・・・遅延加算回路、２２・・・可変バンド
パスフィルタ、２３・・・ＤＳＣ，２４・・・モニタ。 第 ５ 薗 （ＭＨｚ） 第 １８且追も 一旧二一二一 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送信手段により複数のフォーカスを生じさせ超音波探触
   子から被検体に対し超音波を送受波し、得られるエコー
   信号を検波して超音波診断情報を得る超音波診断装置に
   おいて、前記送信手段に設けられ駆動パルス幅、駆動パ
   ルス数を可変設定できる設定手段と、１つの超音波ラス
   タを得るための前記エコー信号を受信する際に前記被検
   体の深さに応じて受信帯域を変更できる帯域手段と、前
   記各フォーカスごとに前記帯域手段に対する深さに応じ
   た受信帯域の制御に合わせて、前記設定手段に対する駆
   動パルス幅、駆動パルス数の選択制御を行なう制御手段
   とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。